太阳能灯的设计与安装(熊慧-烈日之光太阳能)

1、太阳能灯的设计与安装 一 、 总述 近年来，我国光电产业呈现快速增长态势，已形成专业化、规模化的光电产业链条。国家支持开展光电建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”，对于太阳能利用实施财政扶植政策。太阳能光伏电站、太阳能路灯等光电利用项目，产品在全国以较快速度建成、投产，光电产品在实际中得以应用。烈日之光太阳科技有限公司2008年涉足太阳能光电产业，对太阳能光电产品的利用研究开发、利用，已先后安装了太阳能楼道灯、太阳能庭院灯、太阳能路灯、太阳能草坪灯，所安装的工程多数是独立运行的太阳能光电照明系统，但在小区内安装太阳能庭院灯，因受 周围环境的制约，电池板需要与照明灯具分开安装，保证整个系统与建筑融为一体。本文就太阳能庭院灯在小区内的设计与安装作详细介绍。 二、 太阳能庭院灯工作原理 太阳能发电工作原理：太阳能电池是对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成PN结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了

2、跃迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程，是由太阳能电池板来完成。 庭院灯配备太阳能电池板外，还必须主要配备蓄电池、控制器、灯具。蓄电池用来把太阳能电池板产生的电存储起来，在需要的时候向外供电；控制器把太阳能电池板、蓄电池、负载连接起来，太阳能电池板发电时向蓄电池传送电能，负载需要供电时从蓄电池把电能按照设定的方式传送给负载，并具有防反充、过充、过放的功能；庭院灯所用负载即灯具，采用LED灯、节能灯或其它节能光源。其系统工作原理图如下： 太阳 三、 设计方案 首先要确定所安庭院灯的地理位置，全年日辐照量等因素来确定整个系统的配置。现以枣庄当地一个居民小区安装实例，来介绍光伏系统中的容量设计（简易算法）。 工程类型：居民小区太阳能照明工程。 地理位置：北纬36.2，东经118.4。 全年日辐照量：5124.6 MJ/。 工程规模、要求：数盏庭院灯，灯高3.6米，每盏10W，光源LED。连续5天阴雨天能正常工作。 1、相关组件选择： 24VLED：选择LED照明，

3、LED灯使用寿命长，价格合理，可以在夜 间行人稀少时段实现功率调节，有利于节电，从而可以减少电池板的配置，节约成本。每瓦65-75lm左右，光衰小于年5； 12V 蓄电池（串24V）：选择铅酸免维护蓄电池，价格适中，性能稳定； 24V电池板：一个小区内有多幢楼，道路较多，在楼前与楼后的道路旁安装庭院灯，可以两盏灯共用一块电池板，选用24V，施工方便，转换率15以上单晶正片； 24V控制器：MCT充电方式、防过充、过放，光控+时控控制； 3.6M灯杆：材料Q235A，杆及附件经热镀锌处理，灯杆喷塑处理。 2、20瓦（两只相邻灯共用一块板）方案配置 当地日均有效光照以4h计算； 每日放电时间10小时，（以晚7点晨5点 为例） 满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。 电流 20W24V 0.84 A （1） 计算蓄电池 0.84A 10h （51）天 50.4AH 蓄电池充、放电预留20容量；路灯的实际电流损耗（加20损耗，包括恒流源、线损等） 实际蓄电池需求50.4AH 加20预留容量、再加20损耗 50.4AH 80% 120% 76AH 实际蓄电池为24V /76AH，需

4、要两组12V,80AH蓄电池。 （2） 计算电池板： WP35.7V （0.84A 10h 120） 4 h WP 90W 实际恒流源损耗、线损等综合损耗在30左右 电池板实际需求90W 120 120W 四、 安装施工方案 庭院灯的安装施工根据设计方案，主要考虑小区内周围环境，依照道路现场实际情况制定比较灵活的施工方案。庭院灯分体安装时，可以一个独立的光伏系统供多盏庭院灯，一个小区内安装一个或多个光伏系统。采用24V供电系统时，从电池板至光源走线的长度最好不要超过110米。以下以我们当地一个居民小区的安装实例（附图1）。 1、 电池板的安装： 根据当地的纬度确定电池板倾斜角度，枣庄当地选取42度，面朝南。 用40*40镀锌角钢焊接支架，支架用膨胀螺丝固定在侧墙上。 在支架上焊接直径8MM的钢筋，长度12米，支架用钢筋连接在楼顶避雷带上。 在支架上打孔，用8MM或6MM的不锈钢螺丝，把电池板固定在支架上。 2、蓄电池安装： 首先应检查蓄电池的包装有无损坏，然后仔细拆开包装逐只检查电池是否完好；并检查电池出厂日期。 所安蓄电池的电压DC12V，80AH，两个同型号同规格串联，提供24V供

5、电。 两个蓄电池放入地埋箱（200型），地埋箱出线口打胶后，用步步紧扣紧固保护管（带钢丝供水管），保护管另一端引出线后用硅酮密封胶封口，防止进水。 挖地埋箱挖坑尺寸：与庭院灯底座相邻点，深700MM，长600MM，宽550MM。 地埋箱池：用单砖水泥围砌，把装好蓄电池的地埋箱放入池内，引出线管，上盖水泥板。 电池之间的相互连接，极性必须正确，并且要连接十分牢固。电池组连接好后，将电池组的正极、 负极分别与电源控制器的正极、负极相对应连接牢固。然后在连接部位涂抹一层凡士林。（见图2 3、控制器安装 控制器采用太阳能电源*器，面板功能如下： 光电池充电 蓄电池模式数字 指示灯（1） LED显示 系统状态 轻触负载开关按钮 指示灯（2） 负载指示灯（3） + - + - + - 光电池 蓄电池 负载 连接线时先接控制器上蓄电池的接线端子，然后连接光伏电池板导线，最后连接负载端子。一定要注意蓄电池，光伏电池板、负载+，-极不能接反，光伏电池板、蓄电池连接线不能短路。 控制器放在灯柱内，用螺栓固定好，灯柱上仓门锁紧。 4、灯座基础 混凝土浇筑，标号：C20。尺寸：长400mm*宽400mm*深5

6、00mm，预埋螺检M16mm，长度450mm，中间加两道6mm的加强筋。（见图3） 5、电线的铺设 所用连接导线全部穿管，从楼顶下线，可以从穿线井引下来，也可以从楼面沿落水管走线管，楼顶下线用25mm穿线管，地下走线用20mm穿线管，穿线管连接处用管节，弯头，三通，用胶密封。特殊地方用金属供水软管连接，做好防水。 连接导线多数用BVR2*2.5mm2护套线。 五、主要设备与材料 在小区内安装太阳能庭院灯所用主要设备与材料： 序号名称规格型号备注 1灯柱Q235,34.2m 2单晶硅太阳能电池单晶硅，24V，120W 3蓄电池DC12V，80Ah 4LED灯24V，5W 5控制器24V，10A 6地埋箱200型 7 穿线管25mm，20mm主要用20mm 8 电线BVR2*2.5mm2 9 支架40mm*40mm,镀锌 六、安装与使用注意事项 1、基础浇注预埋件后，养护期为15天。 2、挖电缆沟，要求电缆埋地深度大于0.4m，开挖土量较少，采用人工开挖方法。开挖时，一般以1:0.2的坡度下挖。坑深检查以直尺及拉线方式，应使电缆沟宽度及深度符合要求。挖出的土应放于电缆沟旁边，但不应使土掉入

7、电缆沟中，挖出的土于敷设完电缆后回填。 3、电缆敷设 电缆是沿道路边挖沟埋地敷设，中间不设线盒，线管两端在灯位处以90度向上弯出。 地暗敷设的电缆，其地沟的开挖的深度要符合设计和规范要求，管沟的底部要平整，要清除对电缆有损害的锋尖形硬物。电缆穿越涵洞时，用大一级的钢套管进行保护。 电缆松放和穿管要自然平直，不要扭曲。敷设前，要进行绝缘检查和线路通断检查，敷设后再进行绝缘检查。由于施工过程管道和电缆置于露天环境，故套管口和电缆端头要做好防水包扎措施，穿保护套管完成后要及时做好管口的沥青浇注封堵工作。 4、灯具安装 灯具到货后要认真做好验收检查工作，检查其产品的合格证明书和检测报告，产品运输过程是否完好无损，零配件是否齐全。 灯具从工地存放到运至现场安装均须小心放置和搬运，防止碰撞、振动和挤压等使灯具变形受损。 灯具的装配和安装要正确，如说明书要求的，要按说明书要求的方法进行装配安装。灯具构件连接要紧固，防水胶圈要安装严密。电气连接触点（触片）必须紧密可靠。灯具与电线连接，其L、N线及正、负极要按灯具或图纸标志连接，不要错反。各灯具与灯杆的安装高度、方向及太阳能电池极的朝向（朝南）要一致为

8、提高施工效率，采取灯具与灯杆组合装配后一齐起吊安装，故起吊前务必对装配好的灯具和灯杆部分的线路进行（绝缘）检查和临时通电试验，符合要求才进行起吊安装。 5、拼装及吊装 基础检验：路灯杆安装之前应对灯杆基础进行检验。检验可用直尺及水准仪进行，主要检验基础水平度及地肢螺栓位置，如不符合要求应采取一定措施进行整改，直到符合有关技术文件要求才可进行灯杆安装。 6、灯杆的安装 灯杆到货后，先检验灯杆的直线度、长度、直径等尺寸，运输到安装现场旁边。把灯具按要求安装到路灯杆上，通电检验安装质量如符合要求就可准备吊装。 7、施工质量保证措施 班组质量管理，由一名技术水平高，素质好，有经验的技术工人担任，施工中认真做好安装过程中的质量检验工作； 施工班组开工前做好准备工作，包括熟悉规程、规范、施工图纸、施工方案和技术要求； 安装前对管线、设备进行检查，有缺陷的进行处理或更换，清点做好有关记录； 施工时应严格执行操作规程，每进行一道工序均按规范进行自检，做到边施工、边检查、边记录做好各项原始记录； 按规范施工，自检中发现有质量问题应及时报告，并与技术人员研究处理办法。 文明施工，保持施工现场整齐、清洁。

9、8、施工原则： 先地下，后地上；先土建，后设备；先接线，后调试。 工期尽量提前，避免因天气因素，运输因素影响交工期限。 安全第一，质量第一。 9、做好施工计划。 10、安装完后对整个系统进行调试，调试没有问题，经验收合格后，方可投入正常运行。 七、系统存在的不足 1、LED灯发光效率较高，但LED自身存在散热问题，在运行中有色衰现象。设计寿命50000小时，不同厂家生产的质量不一样，色衰在10%30%。 2、考虑成本因素，光伏照明系统使用最多的是铅酸蓄电池，蓄电池循环放电次数一般大于500次，安装在庭院灯上，每天都进行一次充放电过程，使用寿命受到很大影响。若用的控制器充放电保护能力差时，存在过放现象，蓄电池寿命更短。在实际使用中，蓄电池使用两年后就不能满足系统需要。蓄电池更换一次费用较高，制约了光伏产品的推广使用。 3、太阳能电池板的使用寿命设计25年，使用20年后效率不低于80%。有些加工质量不好的太阳能电池板，在使用中防水、防晒能力差，有的局部短路，影响了发电效率，甚至完全报废。 4、连续阴雨天时，超过35天时，充电量不足，系统不以工作，已成为业界共识，最好引入市电加以补充。 5、太阳能光电系统有节能环保效果，但一次性投入较高

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